突破ARM與x86重圍，RISC-V所面臨的挑戰(zhàn)與機遇

電子發(fā)燒友網(wǎng)報道（文/周凱揚）對于整個電子行業(yè)來說，一個新架構(gòu)的出現(xiàn)往往需要突破很多障礙才能在市場上留存下來，但要想主導(dǎo)一方市場，面臨的挑戰(zhàn)就更加苛刻。RISC-V作為近年來才開始興起的架構(gòu)，同樣需要打通硬件、軟件和生態(tài)等多層桎梏，才能在x86和ARM主導(dǎo)的市場下撕開一道口子。

比如軟件生態(tài)，蘋果在近日發(fā)布了搭載ARM處理器M1的筆記本產(chǎn)品，但早在蘋果之前，微軟已經(jīng)推出了不少基于ARM處理器的筆記本了，也與高通共同打造了Windows on ARM。然而其軟件生態(tài)依然乏善可陳，原生ARM的桌面端軟件稀缺，x86軟件的兼容性也一般。

反觀蘋果在發(fā)布M1 Macbook后，轉(zhuǎn)瞬之間各大科技巨頭紛紛開展了適配工作，不少軟件也可以通過Rosetta 2轉(zhuǎn)譯兼容。谷歌和Adobe等廠商即刻推出了適配的軟件，哪怕是微軟自己也在第一時間推出了Office和VS Code的M1版本，這就是蘋果在MacOS軟件生態(tài)上積累的號召力。 那么RISC-V作為一個開源架構(gòu)，究竟能否突破重圍，走上ARM的輝煌之路，動搖x86這等主流架構(gòu)的地位呢？

消費應(yīng)用的突破契機

在目前的RISC-V生態(tài)中，我們見得最多的無非是IoT項目，從不少預(yù)測來看，未來增長最快的也主要出現(xiàn)在工業(yè)和計算領(lǐng)域，但面對ARM和x86占山為王的消費端市場，RISC-V又有哪些突破點呢？ 在采訪了賽昉科技的首席技術(shù)官余紅斌，科技產(chǎn)品營銷副總監(jiān)林宗民以及資深現(xiàn)場應(yīng)用經(jīng)理胡進(jìn)后，他們對RISC-V在消費端的機遇發(fā)表了見解。

賽昉科技認(rèn)為，消費應(yīng)用領(lǐng)域反而能最大程度發(fā)揮RISC-V本身指令集架構(gòu)精簡的特性，因此技術(shù)上不存在瓶頸，可以切合特定應(yīng)用場景的需要。而且RISC-V預(yù)留的自定義指令空間，將使得用戶可以輕易擴展專屬指令，開發(fā)出高能效比的產(chǎn)品。

與此同時，AIoT的技術(shù)已經(jīng)在消費電子領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，而隨著RISC-V矢量標(biāo)準(zhǔn)的提出，未來將涌現(xiàn)更多音視頻處理、人工智能、深度學(xué)習(xí)等RISC-V消費電子應(yīng)用案例。而相繼推出的RISC-V的安全解決方案，也將助力消費應(yīng)用的SoC導(dǎo)入RISC-V。

高性能應(yīng)用上的優(yōu)勢與挑戰(zhàn)

而在高性能應(yīng)用上，我們很少見到RISC-V的身影。但無論是ARM還是RISC-V，對這個市場其實都已經(jīng)覬覦已久。那么RISC-V要想從x86虎口奪食，面臨著哪些挑戰(zhàn)，又具備哪些優(yōu)勢呢？ 賽昉科技認(rèn)為RISC-V具有后發(fā)優(yōu)勢，因為這一架構(gòu)在開發(fā)之初就試圖避免x86與ARM的缺陷，所以從技術(shù)角度上來看，相似的布局下，RISC-V的設(shè)計更加合理。

比如矢量擴展指令，RISC-V的RVV擴展指令就優(yōu)于ARM的NEON和SVE設(shè)計。而RISC-V的硬件虛擬化標(biāo)準(zhǔn)，同樣規(guī)避了其他架構(gòu)缺陷與不足，而矢量擴展指令和硬件虛擬化恰巧是服務(wù)器與數(shù)據(jù)中心的基礎(chǔ)。RISC-V的另一大優(yōu)勢即開放開源，這對于追求自主化和可定制化的客戶來說具有很大的吸引力。

然而，這并非意味著RISC-V未來在高性能應(yīng)用上的道路已經(jīng)一帆風(fēng)順，到目前為止，RISC-V還有相當(dāng)多的擴展指令處于開發(fā)階段，相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)也需要持續(xù)的優(yōu)化和迭代。因此對于部分特定應(yīng)用來說，軟件和生態(tài)支持還沒有到位，這一進(jìn)程的加速仍需花費一定的時間和耐心。

生態(tài)過于零散？

隨著RISC-V的生態(tài)在不斷壯大，不少廠商都推出了自己的RISC-V IP核，也有不少人開始擔(dān)心當(dāng)前的生態(tài)是否過于零散，未來的設(shè)計和應(yīng)用會不會都處于孤立的狀態(tài)？ 賽昉科技指出，盡管RISC-V生態(tài)尚處于蓬勃發(fā)展的初期階段，生態(tài)并非完全齊備，但生態(tài)零散的情況是不會出現(xiàn)的。

只要產(chǎn)品設(shè)計上仍遵循標(biāo)準(zhǔn)化的RISC-V規(guī)格進(jìn)行應(yīng)用開發(fā)，生態(tài)銜接上就不會出現(xiàn)問題。而且支持RISC-V的開源和商用開發(fā)工具都已經(jīng)相對成熟，未來也會涌現(xiàn)更多新應(yīng)用。而對于部分孤立的情況，賽昉科技認(rèn)為Deep Embedded這類應(yīng)用除了基礎(chǔ)工具鏈外，對生態(tài)的依賴性不強，而RISC-V針對不同領(lǐng)域和技術(shù)規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)的推出和更新迭代，這就是一個循序漸進(jìn)的積累過程，所以這種孤立現(xiàn)象只是短期存在的。

澎峰科技生態(tài)顧問王軍輝以ARM的生態(tài)發(fā)展之路作為范例，他提到ARM的生態(tài)發(fā)展其實也與開源緊密聯(lián)系。過去ARM同樣擁有碎片化的生態(tài)，三星也好，TI也好，其實都在各自維護(hù)自己的底層代碼。于是ARM與幾大科技巨頭成立了一個非營利性公司Linaro，致力于Linux開源系統(tǒng)技術(shù)服務(wù)，為各大廠商提供一個共享的平臺。

開源軟硬件生態(tài)的構(gòu)建

那么對RISC-V這樣一個開源架構(gòu)來說，面向與應(yīng)用開發(fā)者的開源軟硬件生態(tài)又要如何發(fā)展呢？ 澎峰科技生態(tài)發(fā)展顧問王軍輝針對這一點提到了ARM體系的Linaro和96Boards的發(fā)展歷程，以及開發(fā)者社區(qū)較為流行的樹莓派，這些開源硬件對ARM的全球應(yīng)用開發(fā)者生態(tài)建設(shè)和影響力發(fā)揮了巨大的作用。

RISC-V也亟需這樣一個開源生態(tài)，于是澎峰科技發(fā)起了RVBoards開源組織，并得到了CRVA和CRVIC聯(lián)盟的支持，旨在構(gòu)建一個“RISC-V+AI”的開發(fā)者生態(tài)，提供一致的軟硬件開發(fā)環(huán)境。通過RVBoards來賦能開發(fā)者、科研院所和行業(yè)，促進(jìn)相關(guān)的人才培養(yǎng)。RVBoards開源技術(shù)組織提出了RISC-V開源軟件生態(tài)建設(shè)的三大計劃。

RVOpenSourcePlan：主要是推動RISC-V SoC基礎(chǔ)軟件能力建設(shè)和開源生態(tài)建設(shè)，扎實做好軟件生態(tài)的基建工作，實現(xiàn)充分發(fā)揮RISC-V硬件算力和將浩如煙海的OpenSource遷移到RISC-V生態(tài)中來。 RVBoardsPlan：圍繞RVBoards板級開源硬件標(biāo)準(zhǔn)，構(gòu)建芯片和硬件合作伙伴生態(tài)。

目的是讓開發(fā)者可以平滑地從ARM、X86轉(zhuǎn)移到RISC-V生態(tài)進(jìn)行研發(fā)和創(chuàng)新。 RVFuturePlan：結(jié)合AI、5G、新能源技術(shù)的發(fā)展機遇，與行業(yè)領(lǐng)袖、開源組織、知名開發(fā)者論壇進(jìn)行密切合作，共同推動RISC-V產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展，實現(xiàn)中國創(chuàng)新，服務(wù)全世界開發(fā)者的愿景。

Perf-V開發(fā)板 / RVBoards 目前澎峰科技已經(jīng)完成了平頭哥的無劍100在RVBoards開源FPGA硬件Perf-V0系列上成功部署，搭載基于RISC-V架構(gòu)的玄鐵902處理器，并提供多種IP及驅(qū)動，方便用戶快速實現(xiàn)集成和驗證；支持玄鐵910等同規(guī)格的RISC-V IP的Perf-V1正在緊鑼密鼓地研發(fā)中。并即將在2021年Q1陸續(xù)發(fā)布多款面向IoT應(yīng)用的Perf-A系列開源硬件，主要為物聯(lián)網(wǎng)端側(cè)智能打造典型RISCV32+AI的開源硬件平臺和典型應(yīng)用。

RISC-V生態(tài)的推廣

既然談到了RISC-V生態(tài)，我們自然也逃不掉生態(tài)推廣這一話題。健全的生態(tài)推廣是任何一個架構(gòu)不斷發(fā)展的動力所在。 賽昉科技已在今年正式加入了RISC-V國際協(xié)會并成為高級會員，因此在未來RISC-V的戰(zhàn)略規(guī)劃和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)路線制定上，也會與其他成員同心僇力。此外，賽昉科技今年在生態(tài)推廣上同樣實現(xiàn)了三大成功。

今年年初，賽昉科技推出了“滿天芯”計劃，讓開發(fā)AIoT/MCU的客戶零門檻享受到已經(jīng)通過硅驗證的RISC-V IP，也是賽昉自主產(chǎn)權(quán)的商用RISC-V處理器IP S2。賽昉科技透露，在短短半年時間內(nèi)，已有20多家客戶享受到了這一福利。 賽昉科技還在今年秋季推出了全球首款高性能的RISC-V人工智能視覺處理平臺驚鴻7100，并于年末的中國集成電路設(shè)計業(yè)2020年會上發(fā)布了全球性能最高的RISC-V處理器內(nèi)核天樞系列。

天樞系列處理器特性 / 賽昉科技 天樞系列處理器在臺積電的7nm工藝下實現(xiàn)了3.5GHz的高頻率，SPECint2006 數(shù)值為31.2 @ 3.5GHz，Dhrystone 達(dá)到5.6 DMIPS/MHz。這一處理器內(nèi)核還支持最新的RVV 1.0擴展指令和硬件虛擬化，專門面向AI、5G、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)中心等高性能應(yīng)用領(lǐng)域。

小結(jié)

開源可擴展的RISC-V已經(jīng)吸引了不少科技巨頭的注意，也在不同的應(yīng)用領(lǐng)域生根發(fā)芽。比如西部數(shù)據(jù)、希捷和Marvell等存儲廠商已經(jīng)計劃在未來的存儲控制器上大量應(yīng)用RISC-V。ARM能夠擁有今天的地位，也經(jīng)歷了很長一段時間的積累。盡管x86和ARM是RISC-V的競爭對手，但這兩者在許多開源與商用技術(shù)上的沉淀也是可以為RISC-V所用的。若是能維持這樣的發(fā)展勢頭，RISC-V也勢必成為未來的主流架構(gòu)之一。

責(zé)任編輯：xj

原文標(biāo)題：突破ARM與x86重圍，RISC-V后發(fā)制人面臨的挑戰(zhàn)與機遇

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